DE3002960A1 - ADAPTIVE DELTA MODULATOR - Google Patents
ADAPTIVE DELTA MODULATORInfo
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- H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
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Description
TE KA DE Feiten & Guilleaume *V(. 22 .01.198θ3 0 0 2 9 6 Fernmeldeanlagen GmbH P 80443TE KA DE Feiten & Guilleaume * V (. 22.01.198θ3 0 0 2 9 6 Fernmeldeanlagen GmbH P 80443
Adaptiver DeltamodulatorAdaptive delta modulator
Bei der vorliegenden Erfindung handelt es sich um einen adaptiven Deltamodulator gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.The present invention is an adaptive delta modulator according to the preamble of claim 1.
Ein solcher Modulator ist z.B. in der deutschen Patentanmeldung Nr. 28 49 001 beschrieben. Er erzeugt wegen der unvermeidbaren Toleranzen bei seiner Realisierung mit Halbleiterbausteinen - auch dann keine periodische 0-1-Folge an seinem Ausgang, wenn das zu codierende Eingangssignal den Wert Null annimmt. Dadurch wird z.B. das Kanalruhegeräusch im decodierten Signal auf der Empfängerseite erhöht sowie die Taktrückgewinnung erschwert.Such a modulator is described, for example, in German patent application No. 28 49 001. He generates because of the unavoidable tolerances in its implementation with semiconductor components - even then none periodic 0-1 sequence at its output when the input signal to be coded assumes the value zero. Through this e.g. the channel quiet noise in the decoded signal on the receiving end is increased as well as the Clock recovery made difficult.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird darin gesehen, einen adaptiven Deltamodulator der eingangs genannten Art anzugeben, der eine periodische 0-1-Folge abgibt, wenn das zu codierende Eingangssignal den Wert Null annimmt.The object on which the invention is based is seen in developing an adaptive delta modulator of the initially specified type, which emits a periodic 0-1 sequence when the input signal to be coded takes the value zero.
Diese Aufgabe ist durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst.This object is achieved by the features characterized in claim 1.
Die erfinderische Lösung erfordert erheblich weniger schaltungstechnischen Aufwand, als die naheliegende Maßnahme, den Pegel des zu codierenden Eingangssignales zu bestimmen und in Abhängigkeit von diesem Pegel eine periodische 0-1-Folge an den Ausgang des Modulators zu geben.The inventive solution requires considerably less circuit technology than the obvious one Measure to determine the level of the input signal to be coded and depending on this Level to give a periodic 0-1 sequence to the output of the modulator.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous refinements of the invention are specified in the subclaims.
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Anhand der Figuren wird nachstehend eine Ausführungsform der Erfindung näher erläutert. An embodiment of the invention is explained in more detail below with reference to the figures.
Es zeigt die Fig.1 einen adaptiven Deltamodulator nach dem Stande der Technik.1 shows an adaptive delta modulator according to the prior art.
In Fig.2 ist ein Modulator mit den erfindungsgemäßen Verbesserungen abgebildet.In Figure 2 is a modulator with the inventive Improvements mapped.
In Fig.1 ist mit w das zu codierende, analoge Eingangssignal und mit d das deltacodierte Ausgangssignal des Modulators bezeichnet. Aus dem Ausgangssignal d wird unter Verwendung einer logischen Schaltung LE, eines Filters IN, eines Addierers Ad, eines Multiplizierers M, eines Impulswandlers IW und eines Integrators I ein decodiertes Signal g erzeugt. Das Signal g wird zusammen mit dem Eingangssignal w einer Differenzstufe Di zugeführt. Ein Komparator S setzt das Vorzeichen der Differenz der Signale w und g in ein Binärsignal um, das mit der Frequenz fa abgetastet wird. Die Folge dieser Abtastwerte stellt das deltacodierte Signal d dar. Es wird an den Empfänger übertragen und gleichzeitig durch das sendeseitige Schieberegister SR der logischen Schaltung LE geschoben. In FIG. 1, w is the analog input signal to be coded and d is the delta-coded output signal of the modulator. The output signal d becomes using a logic circuit LE, a filter IN, an adder Ad, a multiplier M, a pulse converter IW and one Integrator I generates a decoded signal g. The signal g becomes one together with the input signal w Differential stage Di supplied. A comparator S sets the sign of the difference between the signals w and g in converts a binary signal that is sampled at the frequency fa. The sequence of these samples represents that Delta-coded signal d. It is transmitted to the receiver and at the same time by the transmitter Shift register SR of the logic circuit LE shifted.
Der Ausgang einer jeden Stufe x, y und ζ des Schieberegisters SR ist mit je einem Eingang eines Gatters G verbunden. Dieses Gatter gibt nur dann einen Impuls an seinem Ausgang ab, wenn an allen drei Eingängen die gleichen Binärwerte anliegen. Die Ausgangsimpulse des Gatters G werden an das Filter IN weitergeleitet. Das Filter IN hat die Funktion, zu jedem Augenblick eine Ausgangsspannung Us zu erzeugen, die jener Anzahl von Impulsen proportional ist, die in einem zurückliegenden Zeitabschnitt einstellbare Länge an den Eingang des Filters gegeben worden ist.The output of each stage x, y and ζ of the shift register SR is each with one input of a gate G connected. This gate only emits a pulse at its output if at all three inputs the same binary values are present. The output pulses of the gate G are passed on to the filter IN. The function of the filter IN is to generate an output voltage Us at each instant that corresponds to that number of pulses is proportional to the adjustable length in a previous time period the input of the filter has been given.
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Ein solches Filter kann entweder ein RC-Integrierglied sein oder - wie in Fig.1 - dessen Nachbildung mit digitalen Bausteinen.Such a filter can either be an RC integrator or - as in Fig. 1 - its simulation with digital modules.
Die Ausgangsspannung Us des Filters IN wird durch den Addierer Ad zu einer Spannung Δϋ hinzuaddiert und die Summe im Multiplizierer M mit dem Vorzeichen der Differenz der Signale w und g multipliziert. Den nötigen Vorzeichenimpuls erzeugt der Impulswandler IW.The output voltage Us of the filter IN is added by the adder Ad to a voltage Δϋ and the sum is multiplied in the multiplier M by the sign of the difference between the signals w and g. The necessary The impulse converter IW generates a sign pulse.
Die Summe der Signale AU und Us wird als momentane Quantisierungseinheit bezeichnet. Sie ist die Größe, um die sich das decodierte Signal g zu den Taktzeitpunkten vergrößert oder verkleinert.The sum of the signals AU and Us is considered to be instantaneous Denotes quantization unit. It is the size by which the decoded signal g moves at the clock times enlarged or reduced.
Wird das Eingangssignal w Null, so sollte bei einem idealen Deltamodulator das codierte Signal d aus einer periodischen O-1-Folge bestehen. Bei einem realen Deltamodulator kann jedoch der Fall eintreten, daß zwei gleiche Binärwerte unmittelbar aufeinanderfolgen. Da sowohl bei einer periodischen O-1-Folge als auch bei der angedeuteten Abweichung davon (aufgrund der Funktionsweise des Gatters G) keine Impulse an das Filter IN übertragen werden, strebt dieses mit der ihm eigenen Zeitkonstante einem Zustand zu, bei dem seine Ausgangsspannung Us auf den Wert Null geht.If the input signal w becomes zero, the coded signal d should be from an ideal delta modulator periodic O-1 sequence exist. With a real delta modulator however, it can happen that two identical binary values follow one another directly. There both with a periodic O-1 sequence and with the indicated deviation from it (due to the Functionality of the gate G) no pulses are transmitted to the filter IN, this strives with the its own time constant to a state in which its output voltage Us goes to the value zero.
Wird also beim Codieren die kleinste momentane Quantisierungseinheit verwendet oder tritt der dazu äquivalente Fall ein, daß die Ausgangsspannung Us des Filters IN Null ist, so ist das auch bei einem realen Deltamodulator ein Anzeichen dafür, daß am Eingang des Modulators Signalruhe eingetreten ist. Dieser Umstand wird bei der Erfindung zum Einschalten des Generators zur Erzeugung einer O-1-Folge ausgenutzt.So it becomes the smallest instantaneous quantization unit when coding is used or the equivalent case occurs that the output voltage Us des Filters IN is zero, even with a real delta modulator this is an indication that the input of the modulator signal rest has occurred. This fact is used in the invention to switch on the generator exploited to generate an O-1 sequence.
Fig.2 zeigt einen solchen Generator GE, der als Flip-Fig. 2 shows such a generator GE, which is used as a flip
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Flop ausgebildet ist. Ein steuerbarer Umschalter SU verbindet entweder die Ausgangsklemme eines Modulators nach Fig.1 oder den ^-Ausgang des Flip-Flops mit dem Dateneingang des Flip-Flops. An den Takteingang des Flip-Flops wird das auch nach Fig.1 verwendete Taktsignal mit der Taktfrequenz fa gelegt. Steht der steuerbare Umschalter SU in der eingezeichneten Stellung, so stimmt das Ausgangssignal d1 des Modulators nach Fig.2 bitweise mit dem Signal d nach Fig.1 überein. Wird der steuerbare Umschalter SU jedoch aufgrund eines Steuerimpulses in seine andere Stellung gebracht, so ist das Flip-Flop rückgekoppelt und das Signal d1 besteht aus einer periodischen O-1-Folge.Flop is formed. A controllable switch SU connects either the output terminal of a modulator according to Fig.1 or the ^ output of the flip-flop with the data input of the flip-flop. To the clock input of the flip-flop, the clock signal also used according to FIG. 1 is applied with the clock frequency fa. Stands If the controllable changeover switch SU is in the position shown, the output signal d1 of the modulator is correct according to FIG. 2 bit by bit with the signal d according to FIG. However, if the controllable changeover switch SU brought into its other position due to a control pulse, the flip-flop is fed back and that Signal d1 consists of a periodic O-1 sequence.
Den Steuerimpuls erhält der Umschalter SU genau dann, wenn die Ausgangsspannung Us des Filters IN den Wert Null annimmt. Schaltungstechnisch wäre das etwa durch einen weiteren Komparator zu realisieren, dessen Eingang die Ausgangsspannung Us des Filters IN zugeführt wird und dessen Ausgangssignal auf den Steuereingang des Umschalters SU gegeben wird. Handelt es sich bei dem Filter IN jedoch um ein digitales Filter, wie z.B. die Figuren 1 und 2 zeigen, so bietet sich die Möglichkeit, die Folgen von Ungenauigkeiten, die sich bei der Digital-Analog-Umwandlung ergeben könnten, dadurch zu umgehen, daß sämtliche Binärwertspeicherplätze des Filters mit einem Gatter überprüft werden und daß dann - abhängig vom Prüfungsergebnis - der Generator GE eingeschaltet wird. Als Gatter zeigt die Fig.2 ein ODER-Gatter G1 mit Negation am Ausgang. Es gibt eine binäre "1" ab, wenn an sämtlichen Eingängen eine binäre "0" anliegt. Mit dem Gatter G1 wird der Stand eines Zählers Z abgefragt, der zusammen mit einem Akkumulator A und einem Digital-Analog-Wandler DAU das Filter IN bildet. Handelt es sich bei dem Zähler Z um einen Synchronzähler, so ist kein geson-The changeover switch SU receives the control pulse exactly when if the output voltage Us of the filter IN has the value Assumes zero. In terms of circuit technology, this could be implemented using a further comparator, its input the output voltage Us of the filter IN is fed and its output signal to the control input of the switch SU is given. However, if the filter IN is a digital filter, e.g. Figures 1 and 2 show the possibility of the consequences of inaccuracies that arise in the digital-to-analog conversion could result from this to avoid that all binary value storage locations of the filter are checked with a gate and that then - depending on the test result - the generator GE is switched on. As a gate shows the 2 an OR gate G1 with negation at the output. It emits a binary "1" if at all inputs a binary "0" is present. The status of a counter Z is queried with the gate G1, which together with an accumulator A and a digital-to-analog converter DAU forms the filter IN. Is it the one Counter Z is a synchronous counter, so there is no separate
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dertes Gatter G1 notwendig, da der Zähler ohnehin ein Gatter enthält, mit dem alle Speicherplätze abgefragt werden.Dertes gate G1 is necessary because the counter already contains a gate with which all memory locations are queried will.
Um das Einschalten des Generators GE bei sehr kurzen Pausen im Signal w zu verhindern, ist ein Verzögerungsglied V vorgesehen, das nur die Vorderflanke eines Impulses vom Gatter G1 verzögert. Ist z.B. eine Pause im Signal w kürzer als die eingestellte Verzögerung des Verzögerungsgliedes V, so wird überhaupt kein Impuls an den steuerbaren Umschalter SU weitergeleitet. Ohne das Verzögerungsglied führt das codierte Signal auf der Empfangsseite zu einer "abgehackten" Sprache, wenn das zu codierende Signal w ein Sprachsignal ist.In order to prevent the generator GE from being switched on during very short pauses in the signal w, there is a delay element V provided which only delays the leading edge of a pulse from gate G1. E.g. is a The pause in the signal w is shorter than the set delay of the delay element V, so it becomes at all no pulse passed on to the controllable changeover switch SU. Without the delay element, the coded one leads Signal on the receiving side to a "choppy" Speech when the signal w to be encoded is a speech signal.
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